2005 Fiscal Year Annual Research Report
高速・高周波化情報通信機器の基板回路におけるEMC設計理論の確立に関する研究
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16560293
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
上 芳夫 電気通信大学, 電気通信学部, 教授 (90017434)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
肖 鳳超 電気通信大学, 電気通信学部, 助手 (60313409)
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| Keywords | 回路基板 / 電信方程式 / 多線条線路 / モード分解法 / クロストーク / 電磁界結合 / 差動モード / 同相モード |
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| Research Abstract |
今年度の研究においては以下の課題について研究を実施し、その成果は次のようであった.
1.平行なパターン線路の解析法の確立
TEMモードで近似できる多線条線路において成立する線路電圧・電流に関する連立方程式である電信方程式の解法手法について検討した。電信方程式を解くためには線路電圧・電流を独立な直交モード成分に分解して解く必要がある。回路基板におけるパターン線路においては、線路断面における媒質は一様ではない。現在知られている電気回路的に表現可能な直交モードは、ある特殊な条件下でのみ独立であることを明らかにし、条件を明らかにした。また、数学的に成立するモード変換行列から一般的に解法する手法で回路網方程式を求め、伝送特性を評価している。この手法を適用して、シングルエンド励振の線路が近傍に隣接する複数の線路系に及ぼすクロストーク現象を解明し、2本線路の場合は差動モードと同相モードに分解する手法を呈示し、モデル線路での計算結果と実験結果が非常に良く一致することを示した。また、不均質な媒質の場合の長尺線路(波長に比べて長い線路)においては、平衡モードと不平衡モードにおける位相速度の差によって特異な伝送特性を呈することをも明らかにした。
2.曲がり線路の線路方程式の提案
線路を流れる電流が作る電磁界が線路に電界・磁界結合を発生しているとして変形電信方程式を提案した。この方程式は解析解での解が求められないので数値計算による手法を取らざるを得ない欠点はある。誘電体が空気だけのモデルでの検証は行っているが、回路基板への展開は今後の課題である。
3.線条線路系における曲がり線路の解析
多線条線路系で2本線路は基本であり、その伝送特性は、平行な線路系である場合は既に知られている回路網方程式から評価することで可能ではある。しかし曲がり線路系の場合はその回路網方程式すら提案されていない。ここではマックスウエルの方程式を数値計算するのではなく、伝送線路を流れる電流が作る電磁界と隣接する伝送線路との結合問題として考え、定式化を提案している。この電磁界結合のメカニズムを視覚化して理解するために電力流であるポインティングベクトルを測定する手法を提案しており、これを用いて曲がり線路などでの電力流を測定してメカニズムの検証を行っている。
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